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Massivumformung Kulissenpressen stoßen in neue Dimensionen vor

| Autor / Redakteur: Klaus Beglar-Bartsch und Simon Scherrenbacher / Stéphane Itasse

Mit einer Presskraft von 160 MN (16.000 t) erreicht eine neue Kulissenpresse Leistungen, die bisher nur Spindel-, Kurbel- oder Keilpressen vorbehalten waren. Das neue Konzept bietet im Vergleich zu den bisherigen Ansätzen weitere Vorteile.

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Hohe Qualitätsstandards in der Schweißtechnik und eine FEM-Auslegung von Schweiß- und Gusskomponenten haben diese Kulissenpresse stärker als jeden ihrer Vorgänger gemacht.
Hohe Qualitätsstandards in der Schweißtechnik und eine FEM-Auslegung von Schweiß- und Gusskomponenten haben diese Kulissenpresse stärker als jeden ihrer Vorgänger gemacht.
(Bild: Schuler)
  • Kulissenpressen sind im Vergleich zu anderen Bauweisen wartungsfreundlicher, günstiger und energieeffizienter.
  • Mit hoher Qualität beim Schweißen und FEM-Analysen ist es gelungen, die bisher maximale Presskraft einer Kulissenpresse zu verdoppeln.
  • Da eine Kulissenpresse bauartbedingt ohne Kopfstück auskommt, wird die Maschine insgesamt deutlich leichter.

Eine hohe Ausbringungsleistung bei hoher Präzision und hoher zulässiger außermittiger Belastung: Wenn es in der Massivumformung auf diese Punkte besonders ankommt, standen im Bereich schwerer Schmiedepressen bisher Spindelpressen, Kurbelpressen und Keilpressen zur Auswahl. Schuler hat nun eine 160 MN starke Kulissenpresse entwickelt, die nicht nur diese Anforderungen erfüllt, sondern auch noch wartungsfreundlicher ist, mit wesentlich geringeren Investitionskosten verbunden ist und eine hohe Energieeffizienz bietet.

Der Typus der Kulissenpresse ist schon seit rund 30 Jahren auf dem Markt bekannt, bisher allerdings nicht in dieser Ausführungsqualität und Pressengröße. Der italienische Schmiedepressen-Hersteller Farina, den Schuler 2018 übernommen hat, baute ab 2005 seine ersten Kulissenpressen und erweiterte die Presskraft schrittweise schließlich bis auf 80 MN (8000 t). Innerhalb von 15 Jahren hat sich Farina mit diesem Pressentyp bei über 60 Kulissenpressen am Markt einen guten Ruf erarbeitet.

Fortschritte bei Schweißen und Software

Der Sprung auf 160 MN Presskraft wurde allerdings erst möglich durch die Engineeringkapazitäten von Schuler und die heutigen Qualitätsstandards in der Schweißtechnik, wie sie im zentralen Schweiß- und Montagewerk des Mutterunternehmens in Erfurt vorhanden sind. Durch die technischen Möglichkeiten der Finite-Elemente-Methode (FEM) ließ sich darüber hinaus die Auslegung der Pressenbauteile für Schweiß- und Gusskomponenten optimieren.

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Anders als herkömmliche Schmiedepressen kommen Kulissenpressen ohne Pleuel aus. Vielmehr arbeitet die Exzenterwelle, die für die Auf-und-Abwärtsbewegung sorgt, direkt auf eine Kulisse, die zusätzlich zu der vertikalen Arbeitsbewegung eine horizontale Schiebebewegung vollzieht. Dadurch baut die Anlage nicht nur etwa 15 % niedriger als konventionelle Maschinen, ihr rundum geschlossener Körper erreicht auch ähnliche Steifigkeitswerte wie Keilpressen: Die Auffederung liegt bei weniger als 1,2 mm pro 10.000 kN. Die hochgezogenen Führungen erlauben darüber hinaus hohe außermittige Kräfte beim Schmieden.

Massivumformpresse kommt ohne Kopfstück aus

Ein Kopfstück wird ebenfalls überflüssig: An seiner Stelle befindet sich eine Stahlplatte, die Querverwindungen des Körpers verhindert. Die Lagerkräfte werden in den Seitenständern aufgefangen, die durch Zuganker verspannt sind. Das führt dazu, dass mit dem Kopfstück das traditionell schwerste Bauteil einer Presse mit bis zu 350 t Gewicht entfällt und sich das Gesamtgewicht der Anlage deutlich verringert. Das schwerste Einzelgewicht eines Pressenbauteiles liegt nur noch bei lediglich circa 180 t. Hierdurch erhöht sich die Wartungs- und Reparaturfreundlichkeit im Vergleich zu konventionellen Anlagen.

Der Pressentisch wird nun zum Bauteil mit dem höchsten Gewicht. Die Bauteiloptimierung mit Schweißbaugruppen ausgehend vom Stahlplatten-Halbzeug reduziert in Summe das Gesamtgewicht erheblich.

Diese Konstruktion aus geschweißten Baugruppen bietet auch für Transport, Montage und Reparatur der Presse Vorteile. Weil die Bauteile gewichtsoptimiert konstruiert sind, ist nicht nur der Transport – sowohl zu Land zum späteren Standort als auch in der zumeist engen innerbetrieblichen Umgebung – sondern auch die Installation beim Kunden deutlich weniger aufwendig. Die Kosten und Zeiten für Transport und Montage reduzieren sich. Zudem lassen sich geschweißte Baugruppen im Vorfeld der Projektierung prozessoptimiert an die Anforderungen im Umfeld des automatisierten Handlings von Bauteilen im Gewichtsbereich um die 200 kg Stückgewicht anpassen, was bei Gussteilen nicht ohne Weiteres umsetzbar ist. Das spart zusätzlich Zeit und Kosten.

Durch den neuartigen KERS-Antrieb (Kinetic Energy Recovery System) lässt sich die Presse nicht zuletzt energieeffizienter betreiben: Ein auf der Kurbelwellenachse angeordneter Servomotor speist die vormals im Bremssystem vernichtete Reibenergie (Verlustenergie), die beim Abbremsen des Stößels im oberen Umkehrpunkt entsteht, in das Hauptantriebssystem der Presse zurück. Dabei kommt ein motorischer Schwungradantrieb zum Einsatz.

* Klaus Beglar-Bartsch ist Vertriebsingenieur Forging Technology bei der Schuler Pressen GmbH in 88250 Weingarten; Simon Scherrenbacher ist Pressesprecher Fachpresse bei Schuler Pressen in 73033 Göppingen.

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